一种采用气幕式防波堤对堤岸进行防护的方法与流程

本发明涉及防波提技术领域，特别是一种采用气幕式防波堤对堤岸进行防护的方法。

背景技术：

随着我国海洋资源的开发和利用，走向远海、深海成为了海洋工程发展的必然趋势。在复杂条件下防波堤施工期防护尤其是堤头防护尤为重要，堤头防护的首要原则是在确保安全的前提下追求施工成本最小化，堤头的防护材料和拆装速率严重制约着防波堤的成本和进度。传统的防护方法有块体防护、堤头块石灌浆、钢析架防护罩、钢丝网石笼等，然而这些传统防护方法存在如下几方面的缺点:块体防护方法造价高，装卸周期长；块石灌浆只适用于施工水位以上部分，防护有效范围较小、易破坏；钢朽架防护罩方法制作周期长、拆除困难、变形严重、周转次数低、施工难度大、造价高；钢丝网石笼耐久性差、易破坏、单体重量轻、易失稳，无法重复利用。

采用气幕式防波堤防护方法与块体防护方法相比，具有造价低，便于装卸，速度快等优点，与块石灌浆防护方法相比，具有不易破坏，可以放置在很低的水位等优点；与钢析架防护罩防护方法相比，具有拆除简便，加工周期短，施工难度小，造价低等优点；与钢丝网石笼防护方法相比，具有不易破坏，可重复利用等优点。

如申请号为201510245410.7，发明名称为一种采用气幕式防波堤进行堤头施工防护的方法，就采用了如上所述的气幕式防波堤，但这种气幕式防波堤的排气管具有以下缺点：海底地形复杂，这种结构的排气管在水底的位置不宜放正，导致排气管上的开孔位置不正，会影响出气效果，导致消波效果不良；因排气管是一直沉于水底的，随着水深增加，压入排气管的压力需要随之增大，能量消耗增高；排气管长期沉于海床，容易出现自沉现象；排气管停止工作后，水底的泥沙容易堵塞排气管的出气孔。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种采用气幕式防波堤对堤岸进行防护的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种采用气幕式防波堤对堤岸进行防护的方法，其特征在于：将气幕式防波堤的多个排气管沿着水深方向倾斜设置于堤岸内侧的水底，排气管的倾斜方向和角度与堤岸的倾斜方向和坡度一致，位于水底的排气管距离堤岸底部的长度小于等于1.5米，相邻设置的两个排气管之间的间距保持在1米；压气泵设置于堤岸上，压气泵上连接通向水中的通气管，每个排气管均通过一个通气支管连通至通气管上；排气管为圆柱形中空管，每个排气管的顶部开设有至少两排排气孔，每排均包括若干个排气孔，每排所有的排气孔的中心均位于同一条直线上，且该直线与排气管的轴线平行；排气管的底部两侧各设置有一个压水管，压水管与通气支管连通，各个通气支管与压水管连通处均设有阀门，压水管为圆柱形中空管，两个压水管相对排气孔对称设置，压水管与排气管的管身长相等，排气管的中心与两个压水管的中心之间的夹角为90-120度；排气管的管径为压水管管径的2-3倍。

优选地，排气管的中心与两个压水管的中心之间的夹角为90度，排气管的管径为压水管管径的2倍。

压气站向排气管中压入气体，送入排气管中的压缩空气从排气孔中冒出，形成大量的气泡，这些气泡在水中逐渐上升、膨胀，并在沿排气管的全长范围形成气泡帷幕，用于消波。

排气管的底部两侧各设置有一个压水管，压水管中选择压入空气或水，使得排气管在水中可以上浮或下沉，当水深增加时，如果排气管还位于水底，势必会增加压入排气管的压力，能量消耗高，此时，在压水管中压入空气，使排水管在水中上浮一定高度后，再向排气管中压入需要形成气幕的压缩空气，如此设计，无需额外增加压入排气管中的压力，无需增加能耗。因水底落淤易堵塞排气孔，所以本发明可以选择在落淤阶段，将整个防波提上浮一定高度，避开水底易落淤深度，排气管使用完毕后，还可以通过增加压水管中压强，使排气管浮出水面，不要长时间沉于水底，避免出现自沉现象。

排气管工作完毕，需要下沉至水底时，释放压水管中的压力，使排气管自然下沉，或者再压水管中压入水，增加整个防波提的自重，使防波提快速沉入水底，排气管下沉落地时，两侧的压水管充当了两个支腿，可以保证排气管落地后，排气孔的开口还是朝上，即排气管的位置容易放正，且排气孔的位置也容易放正，不会影响到后续使用时的出气效果。

优选地，排气孔为圆孔，排气孔的孔径为排气管管径的1/20～1/10，排气孔的孔径不能太大，过大会降低排出气体的压强；排气孔的孔径不能太小，过小会因为水在排气孔的表面张力导致排气孔被密封，无法排出气体。

优选地，排气管、压水管为不锈钢材质，保证管子的强度同时在水底能够经受腐蚀，经久耐用。

本发明的工作原理是：

一方面，在气幕的作用下，在水体表面形成两个方向相反的水平流，迎浪侧的水平流使得波浪所固有的水质点轨迹运动遭到破坏，促使波浪破碎、波能衰减，导致波高减小。另一方面气泡四周的水表面张力在消减波能方面也起到较大的作用，随着气泡的上升，表面张力加大，部分地消弱了波动流体的能量。此外，原始波浪在气幕前发生部分的反射，也使得越过气幕的透射波高有所减小。

本发明采用上述方案后，具有如下技术效果：

本发明所述的防护方法防波效果好，对堤岸防护效果好，本方法简单易行，排气管安装方便，可大大加快施工速度，可有效缩短施工工期、降低施工成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1显示了本发明实施例1的结构。

图2显示了本发明实施例2的结构。

图3显示了排气管的一个实施例结构。

图4显示了排气管的另一个实施例结构。

具体实施方式

为使本发明的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示，一种采用气幕式防波堤对堤岸进行防护的方法，所述堤岸为斜坡，多个排气管沿着水深方向倾斜设置于堤岸内侧的水底，排气管的倾斜方向和角度与堤岸的倾斜方向和坡度一致，位于水底的排气管距离堤岸底部的长度等于1.5米，相邻设置的两个排气管之间的间距保持在1米；压气泵1设置于堤岸5上，压气泵上连接通向水中的通气管2，每个排气管均通过一个通气支管4连通至通气管3上。

如图3所示，排气管为圆柱形中空管，每个排气管的顶部开设有至少两排排气孔，每排均包括若干个排气孔31，每排所有的排气孔的中心均位于同一条直线上，且该直线与排气管的轴线平行；排气管的底部两侧各设置有一个压水管30，压水管与通气支管连通，各个通气支管与压水管连通处均设有阀门6，压水管为圆柱形中空管，两个压水管相对排气孔对称设置，压水管与排气管的管身长相等，排气管的中心与两个压水管的中心之间的夹角为90度；排气管的管径为100厘米，压水管的管径为20厘米。

本实施例中，排气管1和压水管2均为不锈钢材质。

本实施例中，排气孔3为圆孔，排气孔的孔径为10厘米。

实施例2

如图2所示，一种采用气幕式防波堤对堤岸进行防护的方法，所述堤岸为垂直于地面的竖直提，多个排气管沿着水深方向上下竖直设置于堤岸内侧的水中，排气管距离堤岸底部的长度等于1米，相邻设置的两个排气管之间的间距保持在1米；压气泵1设置于堤岸5上，压气泵上连接通向水中的通气管2，每个排气管均通过一个通气支管4连通至通气管3上。

如图4所示，排气管为圆柱形中空管，每个排气管的顶部开设有至少两排排气孔，每排均包括若干个排气孔31，每排所有的排气孔的中心均位于同一条直线上，且该直线与排气管的轴线平行；排气管的底部两侧各设置有一个压水管30，压水管与通气支管连通，各个通气支管与压水管连通处均设有阀门6，压水管为圆柱形中空管，两个压水管相对排气孔对称设置，压水管与排气管的管身长相等，排气管的中心与两个压水管的中心之间的夹角为120度；排气管1的管径为100厘米，压水管2的管径为33厘米。

本实施例中，排气管1和压水管2均为不锈钢材质。

本实施例中，排气孔3为圆孔，排气孔的孔径为5厘米。

将上述两个实施例所述的防护方法分别于两个实验室用波浪水槽中进行试验，上述两个实施例所述的排气管管身长均为5米，两个实验室用试验水槽的长、宽、高分别为10米、5米、5米，试验水深为4米。试验水槽一端设置堤岸，靠近堤岸一侧设置波能吸收装置，远离堤岸的另一端设置造波机。试验开始时，将压气泵与排气管连通，试验过程中，启动压气泵，将空气经通气管通入排气管，进而从排气孔中排出，在水深方向形成气幕，而在水面形成两个方向相反的水平流，促使由造波机产生的波浪传到该处时发生破碎现象，进而达到衰减波浪的目的。为了考察采用气幕式防波堤对堤岸进行防护的效果，在造波机前布置了两个浪高仪，记录气幕前的波面过程线，通过goda两点法，可分离出入射波高和反射波高，求得反射系数；类似的，在气幕后设置两个浪高仪，用来分离出透射波高，从而可较为准确的计算出采用气幕式防波堤对堤岸进行防护的透射系数。

实施例1的排气管放置于水槽一中，水槽一中的堤岸为斜坡，关闭最底部排气管的压水管上阀门，使压水管中不通空气，而是压入水，使底部的排气管一直沉于水底，其他排气管的压水管中通入供气量不同的压缩空气，使所有排气管以平行于堤岸斜坡的方式倾斜设置；造波机造波浪周期为1.26秒，压入每个排气管的供气量均为3m³/min时，透射系数为0.7，后将压入每个排气管的供气量升为30m³/min时，透射系数减小为0.5。

实施例2的排气管放置于水槽二中，水槽二中的堤岸为竖直堤，关闭最底部排气管的压水管上阀门，使压水管中不通空气，而是压入水，使底部的排气管一直沉于水底，其他排气管的压水管中通入供气量不同的压缩空气，使所有排气管以竖直方式沿水深方式设置于水中；造波机造波波浪周期为1.26秒，压入每个排气管的供气量为3m³/min时，透射系数为0.6，后将压入每个排气管的供气量升为30m³/min时，透射系数减小为0.45。

由此可见，采用本发明所述防护方法对提岸进行防护的效果好，压水管与排气管组合式气幕防波提，可以降低能耗，在相同的使用工况下，排气管的管径较小、排气孔的孔径较小者，其消波效果更好。本发明的排气管在水底的位置容易放正，不会导致排气管上的排气孔位置不正的情况，出气效果过，消波效果好；排气管随压水管可以在水中上浮、下沉，在水中的深度位置可调，可以避免水底泥沙堵塞排气管的排气孔，且随着水深增加，不需要增加压入排气管的压力，能量消耗低；排气管不必一直沉于水底，不会出现自沉；本发明的排气管可以重复利用，节约成本。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本发明中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。

本发明中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。